INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Computación; Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD. SEMESTRE: Tercero OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente por medio de los métodos de Mallas y Nodos y comprobará los cálculos realizados con instrumentos básicos de medición. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Elementos básicos que intervienen en circuitos eléctricos. II. Elementos generales tipo serie y tipo paralelo. III. Leyes de Kirchhoff, estructura combinatoria de una red, ecuaciones integro-diferenciales de una red. IV. Correspondencia entre senoides y números complejos. V. Ecuaciones transformadas en números complejos de redes tipo serie y tipo paralelo. VI. Redes de corriente directa. VII. El método de mallas. VIII. El método de nodos. METODOLOGÍA: Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres exámenes departamentales Participación en actividades individuales y de equipo. Prácticas de laboratorio Tareas y trabajos extra clase BIBLIOGRAFÍA: Bustamante, Llaca E., Modern Analysis of Alternating Current Networks, Volumen I y II Editorial Limusa Wiley, S. A. México, D. F., Priemera reimpresión 1967, 318 páginas.Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de los Circuitos, Volumen I, Editorial Limusa. México, D. F., 1996, 288 páginas. Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE - ESIME - Zacatenco, México, D. F., 2001, 167 páginas. Benítez Serrano I., Problemas de Circuitos Eléctricos, Volumen I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE – ESIME – Zacatenco, México, D. F., 2001, 171 páginas. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. OPCIÓN: COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD. SEMESTRE: Tercero CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: Agosto 2004. TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-práctica. MODALIDAD: Escolarizada. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS/SEMANA/TEORÍA: HORAS/SEMANA/PRÁCTICA: 3.0 1.5 HORAS/SEMESTRE/TEORÍA: HORAS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 54 27 HORAS/TOTALES: 81 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de circuitos eléctricos, unidades Culhuacan y Zacatenco.. REVISADO POR: Subdirecciones académicas unidades Culhuacan y Zacatenco. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar, Ing. Fermín Valencia Figueroa y Dr. Alberto Cornejo Lizarralde AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD CLAVE: HOJA: 2 DE 12 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Esta asignatura es importante porque proporciona los conocimientos básicos de teoría y práctica del análisis de circuitos que son esenciales para poder abordar las demás asignaturas de la carrera; pues sin esta asignatura no sería posible impartir las materias correspondientes de las opciones de: electrónica, comunicaciones, control, acústica y computación, por esta razón esta asignatura cae dentro la clasificación de Ciencias de la Ingeniería que hace CACEI. Para poder impartir esta asignatura es necesario que el alumno tenga conocimientos sólidos de: Álgebra, Cálculo diferencial e integral, y de Electricidad y magnetismo. Esta asignatura es la primera de tres asignaturas de Análisis de circuitos que son: Teoremas de circuitos eléctricos y Análisis de transitorios. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente por medio de los métodos de Mallas y Nodos y comprobará los cálculos realizados con instrumentos básicos de medición. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD I CLAVE: HOJA: 3 DE 12 NOMBRE: Elementos Básicos que Intervienen en Circuitos Eléctricos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno definirá el comportamiento de los elementos básicos que intervienen en circuitos eléctricos y justificará las relaciones entre voltajes y corrientes en estos elementos. HORAS No. TEMA 1.1 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.5 1.6 1.7 1.8 TEMAS Elementos pasivos y activos. Resistor. Capacitor. Inductor. Sistemas de bobinas acopladas magnéticamente. Coeficiente de acoplamiento magnético. Marcas de polaridad. Fuente de voltaje. Fuente de corriente. Potencia instantánea. Ejemplos. T P EC 1.5 1.5 1.5 6.0 18 6.0 18 CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B,2B,3B,4B,5B 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Subtotal 12 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Investigación de conceptos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Uso de recursos audiovisuales. Realización de tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de las prácticas 1, 2 y 3 Participación en clase, tareas, así como la exposición de información recabada por alumnos en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD II CLAVE: HOJA: 4 DE 12 NOMBRE: Elementos Generales Tipo Serie y Tipo Paralelo. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno enunciará las características y comportamiento de elementos en serie y en paralelo e identificará ambas conexiones estableciendo las ecuaciones de cada tipo de conexión. HORAS No. TEMA TEMAS 2.1 Elementos generales tipo serie. 2.2 Elementos generales tipo paralelo. 2.3 Ejemplos. T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.5 1.5 3.0 1B,2B,3B,4B,5B 1.5 3.0 1.5 Subtotal 3.0 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Investigación de conceptos por parte del alumno. Exposición de temas específicos por parte del alumno. Formación de grupos para la solución de ejercicios coordinados por el profesor. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de las prácticas 1, 2 y 3 Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD III CLAVE: HOJA: 5 DE 12 NOMBRE: Leyes de Kirchhoff, estructura combinatoria de una red, ecuaciones integro- diferenciales de una red. . OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá los conceptos topológicos y las leyes de Kirchhoff en circuitos eléctricos estableciendo el sistema de ecuaciones integro-diferenciales. HORAS No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 3.0 13.5 3.0 13.5 3.1 Concepto de circuito eléctrico. 1.5 3.2 Estructura combinatoria de una red. 1.5 3.3 Leyes de Kirchhoff. 1.5 3.4 Sistema de ecuaciones integro-diferenciales de una red. 1.5 3.5 Problemas. 1.5 Subtotal 7.5 1B,2B,3B,4B,5B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica. Exposición de temas específicos por parte del profesor. Investigación por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades I, II y III serán evaluados en el primer examen departamental junto con el reporte de las prácticas 1, 2 y 3 Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. NO. UNIDAD IV CLAVE: HOJA: 6 DE 12 NOMBRE: Correspondencia entre Senoides y Números Complejos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno utilizará la correspondencia entre senoides y números complejos con el objeto de trabajar con ecuaciones algebraicas en lugar de ecuaciones integrodifenciales. HORAS No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 6.0 7.5 6.0 7.5 4.1 Números complejos y Funciones Senoidales 1.5 4.2 Valores medio y eficaz de una función senoidal. 1.5 4.3 Correspondencia entre senoides y números complejos. 1.5 4.4 Ejemplos. 1.5 Subtotal 6.0 1B,2B,3B,4B,5B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Evaluación diagnóstica en matemáticas referidas a números complejos. Investigación por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio. Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. CLAVE: HOJA: 7 DE 12 No. UNIDAD V NOMBRE: Ecuaciones transformadas en números complejos de redes tipo serie y tipo paralelo. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno expresará las ecuaciones con números complejos de diferentes redes tipo serie y tipo paralelo, calculará impedancias de elementos generales tipo serie y admitancias de elementos generales tipo paralelo HORAS No. TEMA 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 CLAVE BIBLIOGRÁFICA TEMAS Ecuaciones transformadas de una red general tipo serie. Concepto de impedancia y reducción serie paralelo Ecuaciones transformadas de una red general tipo paralelo. Concepto de admitancia. Ejemplos. T P EC 1.5 1.5 10.5 1.5 10.5 1B,2B,3B,4B,5B 1.5 1.5 1.5 1.5 Subtotal 7.5 ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por parte del profesor. Investigación por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio. Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD VI CLAVE: HOJA: 8 DE 12 NOMBRE: Redes de corriente directa. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá las ecuaciones de una red de corriente directa, considerando el comportamiento de resistores, capacitores y bobinas en este tipo de redes. HORAS No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 1.5 4.5 1.5 4.5 6.1 Ecuaciones de una red de corriente directa. 1.5 6.2 Comportamiento de capacitores y bobinas en corriente directa. 1.5 Subtotal 3.0 1B,2B,3B,4B,5B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por parte del profesor. Investigación por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades IV, V y VI serán evaluados en el segundo examen departamental, junto con las prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio. Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD VII CLAVE: HOJA: 9 DE 12 NOMBRE: El método de Mallas. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará corrientes y voltajes de redes de corriente alterna aplicando el método de mallas. HORAS No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 4.5 12 4.5 12 7.1 Concepto de corrientes circulantes. 1.5 7.2 Ecuaciones de mallas. 1.5 7.3 Reglas para calcular las impedancias de mallas. 1.5 7.4 Aplicaciones del método de mallas. 1.5 7.5 El divisor de voltaje. 1.5 Subtotal 7.5 1B,2B,3B,4B,5B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición por parte del profesor. Investigación por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de las unidades VII y VIII serán evaluados en el tercer examen departamental, junto con las prácticas 7, 8 y 9 realizadas en el laboratorio. Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. No. UNIDAD VIII CLAVE: HOJA: 10 DE 12 NOMBRE: El método de Nodos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará voltajes y corrientes de redes de corriente alterna aplicando el método de nodos. HORAS No. TEMA TEMAS CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P EC 3.0 12 3.0 12 8.1 Concepto de potencial de nodo. 1.5 8.2 Ecuaciones de nodos. 1.5 8.3 Reglas para calcular las admitancias de nodos. 1.5 8.4 Aplicación del método de nodos. 1.5 8.5 El divisor de corriente. 1.5 Subtotal 7.5 1B,2B,3B,4B,5B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Investigación de conceptos por parte del alumno. Técnicas grupales para la solución de ejemplos. Formación de grupos para la discusión de resultados. Uso de recursos audiovisuales y con tecnología de punta. Tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El contenido de esta unidad será evaluado en el tercer examen departamental que contendrá las unidades VII y VIII, junto con las prácticas 7, 8 y 9 realizadas en el laboratorio. Participación en clase y entrega de tareas, así como la exposición de temas de investigación en forma grupal o individual. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD. CLAVE: HOJA: 11 DE 12 RELACIÓN DE PRÁCTICAS NÚMERO DE PRÁCTICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA 1. Introducción al Software necesario para el análisis de circuitos. 2. Conocimiento del tablero de experimentación del laboratorio y medidas de seguridad. RELACIÓN DE UNIDADES TEMÁTICAS HORAS DE PRÁCTICA LUGAR DE REALIZACIÓN I 6.0 Laboratorio de circuitos 1.5 I, II I, III, VI, VII 3.0 I, V 6.0 Elementos básicos pasivos R, C, L. I, II, V 1.5 6. Acoplamientos mágneticos. I, II, V 1.5 7. Redes de corriente directa. I, II, III, V, VI, VII 1.5 8. Elementos generales serie RL, RC y RLC en el estado senoidal. III, IV, VI 4.5 9. Elementos generales paralelo RL, RC y RLC en el estado senoidal. III, IV, VII 1.5 3. Medición de voltajes de CA y CD con multímetros. 4. Generador de funciones y osciloscopio. 5. (Las prácticas de la 5 a la 9 se efectuarán con instrumentos y simuladas en equipo de cómputo). INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS ASIGNATURA: Circuitos de CA Y CD. PERÍODO UNIDAD CLAVE: HOJA: 12 DE 12 PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I,II,III El contenido del primer examen departamental constará de las unidades I, II y III (70%); junto con las prácticas 1, 2 y 3 realizadas en el laboratorio (30%). 2 IV, V ,VI El contenido del segundo examen departamental constará de las unidades IV, V y VI (70%); junto con las prácticas 4, 5 y 6 realizadas en el laboratorio (30%). 3 VII, VIII El contenido del tercer examen departamental constará de las unidades VII y VIII (70%); junto con las prácticas 7, 8 y 9 realizadas en el laboratorio (30%). La evaluación del curso es el promedio de las tres calificaciones anteriores siempre y cuando el alumno cumpla con los requisitos establecidos en el Reglamento de Estudios Escolarizados para los Niveles Medio Superior y Superior. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X Bustamante, Llaca E., Modern Analysis Alternating Current Networks, Volumen I, Editorial Limusa Wiley, S. A. México, D. F., Primera reimpresión 1967, 318 páginas. 2 X Jiménez, Garza Ramos F., Problemas de Teoría de Circuitos, Volumen I, Editorial Limusa, México, D. F., 1996, 288 páginas. 3 X Benítez, Serrano I., Teoría de los Circuitos, Volumen. I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE-ESIME-Zacatenco, México, D. F., 2001, 167 páginas. 4 X Benítez, Serrano I., Problemas de Circuitos Eléctricos, Volumen I, Academia de Circuitos Eléctricos, ICE-ESIME-Zacatenco, México, D. F., 2001, 171 páginas. 5 X Willam, Cooper D., Instrumentación Electrónica y Mediciones, Editorial Prentice Hall, Hispanoamérica, México, D. F., 1987, 501 páginas. 6 X Boylestad, Robert L., Análisis Introductorio de Circuitos, Editorial Prentice Hall, Editorial Trillas, México, D. F., 1995, 720 páginas. 7 X Cheng, David K., Analisys of Linear Systems, Editorial Adisson Wesley Publishing Co., 1959, 431 páginas. 8 X Skilling, Hugh H., Circuitos de Ingeniería Eléctrica, Editorial CECSA, México, D. F., 846 páginas. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA ACADEMIA: SEMESTRE: D. INGENIERÍA Tercero C. SOC. y HUM. ASIGNATURA: Circuitos de CA y CD. Circuitos Eléctricos. ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura en ingeniería eléctrica, comunicaciones y electrónica y ramas afines. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA El alumno analizará circuitos eléctricos en el estado permanente , y comprobará los cálculos previamente realizados con instrumentos básicos de medición. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS De matemáticas aplicadas a la Ingeniería. Física Química Propios de la asignatura. EXPERIENCIA HABILIDADES PROFESIONAL Experiencia en la industria, Dominio de la asignatura. de preferencia en Manejo de grupos. laboratorio. ACTITUDES Tener vocación por la docencia. Honestidad, tolerancia y ética. Haber impartido clases. Formación pedagógica. Comunicación (transmisión del conocimiento). Ejercicio de la crítica fundamentada. Capacidad de análisis y síntesis. Respeto (buena relación maestro-alumno). Motivación al alumno. Responsabilidad científica. Manejo de materiales didácticos. Espíritu de colaboración. Creatividad. Superación docente y profesional. ELABORÓ Ing. Andrés Carmona Blando REVISÓ M. en C. Alberto Paz Gutiérrez AUTORIZÓ Ing. Fermín Valencia Figueroa Ing. Adrían Pantle Abris Ing. Guillermo Santillán Guevara Dr. Alberto Cornejo Lizarralde Ing. José A. Loaiza Brito ______________________ _______________________ ________________________ PRESIDENTES DE ACADEMIA SUBDIRECTORES ACADÉMICOS DIRECTORES DE LAS UNIDADES FECHA: 24 DE MARZO DE 2004